人教版選修11 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 第1課時(shí) 學(xué)案.docx

3.1電磁感應(yīng)現(xiàn)象 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象及產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件.2.會(huì)使用線圈以及常見(jiàn)磁鐵完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn).3.了解磁通量的定義及變化重點(diǎn)：了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)過(guò)程 知道感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件難點(diǎn)：運(yùn)用感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件判斷感應(yīng)電流能否產(chǎn)生預(yù)習(xí)新課： 知識(shí)探究一、電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)學(xué)探究(1)在一次講演中，奧斯特在南北方向的導(dǎo)線下面放置了一枚小磁針，當(dāng)接通電源時(shí)小磁針為什么轉(zhuǎn)動(dòng)？(2)法拉第把兩個(gè)線圈繞在同一個(gè)鐵環(huán)上，一個(gè)線圈接到電源上，另一個(gè)線圈接入“電流表”，在給一個(gè)線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表，會(huì)看到什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？答案(1)電流的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)，小磁針受到磁場(chǎng)力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)(2)電流表的指針發(fā)生擺動(dòng)，說(shuō)明另一個(gè)線圈中產(chǎn)生了電流知識(shí)梳理電流的磁效應(yīng)及電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：(1)丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)載流導(dǎo)體能使小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)，這種作用稱為電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象與磁現(xiàn)象之間存在密切聯(lián)系(2)英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即由磁生電的現(xiàn)象，他把這種現(xiàn)象命名為電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤(1)若把導(dǎo)線東西放置，當(dāng)接通電源時(shí)，導(dǎo)線下面的小磁針一定會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)()(2)奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象()(3)小磁針在通電導(dǎo)線附近發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象()(4)通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象是電流的磁效應(yīng)()答案(1)(2)(3)(4)二、磁通量及其變化導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，閉合導(dǎo)線框架的面積為s，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b.圖1(1)分別求出bs(圖示位置)和bs(線框繞oo轉(zhuǎn)90)時(shí)，穿過(guò)閉合導(dǎo)線框架平面的磁通量(2)由圖示位置繞oo轉(zhuǎn)過(guò)60時(shí)，穿過(guò)框架平面的磁通量為多少？這個(gè)過(guò)程中磁通量變化了多少？答案(1)bs0(2)bs減少了bs知識(shí)梳理磁通量的定義及公式：(1)定義：閉合回路的面積與垂直穿過(guò)它的磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積叫做磁通量(2)公式：bs，其中的s應(yīng)為平面在垂直于磁場(chǎng)方向上的投影面積大小與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)(填“有”或“無(wú)”)21.即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈面積越大，則磁通量越大()(2)穿過(guò)線圈的磁通量為零，但磁感應(yīng)強(qiáng)度不一定為零()(3)磁通量發(fā)生變化，一定是磁場(chǎng)發(fā)生變化引起的()(4)利用公式bs，可計(jì)算任何磁場(chǎng)中某個(gè)面的磁通量()答案(1)(2)(3)(4)三、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件導(dǎo)學(xué)探究1利用蹄形磁鐵的磁場(chǎng)如圖2所示，導(dǎo)體ab做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中有電流產(chǎn)生，而導(dǎo)體ab順著磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，線路中無(wú)電流產(chǎn)生(填“有”或“無(wú)”)圖22利用條形磁鐵的磁場(chǎng)如圖3所示，當(dāng)條形磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生，當(dāng)條形磁鐵在線圈中靜止不動(dòng)時(shí)，線圈中無(wú)電流產(chǎn)生(填“有”或“無(wú)”)圖33利用通電螺線管的磁場(chǎng)如圖4所示，將小螺線管a插入大螺線管b中不動(dòng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)s閉合或斷開(kāi)時(shí)，電流表中有電流通過(guò)；若開(kāi)關(guān)s一直閉合，當(dāng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)，電流表中有電流通過(guò)；而開(kāi)關(guān)一直閉合，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭不動(dòng)時(shí)，電流表中無(wú)電流通過(guò)(填“有”或“無(wú)”)圖4知識(shí)梳理產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是：只要使穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤(1)只要閉合電路內(nèi)有磁通量，閉合電路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生()(2)穿過(guò)螺線管的磁通量發(fā)生變化時(shí)，螺線管內(nèi)部就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生()(3)穿過(guò)閉合線圈的磁通量變化時(shí)，線圈中有感應(yīng)電流()(4)閉合正方形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中垂直磁感線運(yùn)動(dòng)，必然產(chǎn)生感應(yīng)電流()答案(1)(2)(3)(4)題型探究：一、磁通量的理解與計(jì)算1勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁通量的計(jì)算(1)b與s垂直時(shí)，bs.(2)b與s不垂直時(shí)，bs，b為b垂直于線圈平面的分量如圖5甲所示，bs(bsin)s.也可以bs，s為線圈在垂直磁場(chǎng)方向上的投影面積，如圖乙所示，bsbscos.圖52磁通量的變化大致可分為以下幾種情況：(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度b不變，有效面積s發(fā)生變化如圖6(a)所示(2)有效面積s不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度b發(fā)生變化如圖(b)所示(3)磁感應(yīng)強(qiáng)度b和有效面積s都不變，它們之間的夾角發(fā)生變化如圖(c)所示圖6例1如圖7所示，有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，b0.8t，磁場(chǎng)有明顯的圓形邊界，圓心為o，半徑為1cm.現(xiàn)于紙面內(nèi)先后放上圓線圈a、b、c，圓心均處于o處，線圈a的半徑為1cm,10匝；線圈b的半徑為2cm,1匝；線圈c的半徑為0.5cm,1匝問(wèn)：圖7(1)在b減為0.4t的過(guò)程中，線圈a和線圈b中的磁通量變化了多少？(2)在磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò)90角的過(guò)程中，線圈c中的磁通量變化了多少？轉(zhuǎn)過(guò)180角呢？答案(1)a、b線圈的磁通量均減少了1.256104wb(2)減少了6.28105wb減少了1.256104wb解析(1)a、b線圈中的磁通量始終一樣，故它們的變化量也一樣(b2b)r21.256104wb即a、b線圈中的磁通量都減少了1.256104wb(2)對(duì)線圈c，1br26.28105wb當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，20，故12106.28105wb6.28105wb當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)，磁感線從另一側(cè)穿過(guò)線圈，若取1為正，則3為負(fù)，有3br2，故2312br21.256104wb.1磁通量與線圈匝數(shù)無(wú)關(guān)2磁通量是標(biāo)量，但有正、負(fù)，其正、負(fù)分別表示與規(guī)定的穿入方向相同、相反針對(duì)訓(xùn)練1磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要物理量，如圖8所示，通有恒定電流的導(dǎo)線mn與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，設(shè)先后兩次通過(guò)線框的磁通量變化分別為1和2，則()圖8a12b12c1出，即c0，當(dāng)切斷導(dǎo)線中電流后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，穿過(guò)線圈的磁通量減小為0，所以c中有感應(yīng)電流產(chǎn)生d中線圈的磁通量如圖丙所示，切斷導(dǎo)線中的電流，d也始終為0，d中不可能產(chǎn)生感應(yīng)電流針對(duì)訓(xùn)練2(多選)如圖9所示裝置，在下列各種情況中，能使懸掛在螺線管附近的銅質(zhì)閉合線圈a中產(chǎn)生感應(yīng)電流的是()圖9a開(kāi)關(guān)s閉合的瞬間b開(kāi)關(guān)s閉合后，電路中電流穩(wěn)定時(shí)c開(kāi)關(guān)s閉合后，滑動(dòng)變阻器觸頭滑動(dòng)的瞬間d開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)的瞬間答案acd例3金屬矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做如圖所示的運(yùn)動(dòng)，線圈中有感應(yīng)電流的是()答案a解析在選項(xiàng)b、c中，線圈中的磁通量始終為零，不產(chǎn)生感應(yīng)電流；選項(xiàng)d中磁通量始終最大，保持不變，也沒(méi)有感應(yīng)電流；選項(xiàng)a中，在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量做周期性變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故a正確判斷部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)應(yīng)注意：(1)導(dǎo)體是否將磁感線“割斷”，如果沒(méi)有“割斷”就不能說(shuō)切割如例3中，a圖是真“切割”，b、c圖中沒(méi)有切斷，是假“切割”(2)是否僅是閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)內(nèi)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，如例3d圖中ad、bc邊都切割磁感線，由切割不容易判斷，則要回歸到磁通量是否變化上去當(dāng)堂檢測(cè)：1在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是()a將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化b在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化c將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化d繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化答案d解析電路閉合和穿過(guò)電路的磁通量發(fā)生變化，同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，電路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，本題中的a、b選項(xiàng)都不會(huì)使得電路中的磁通量發(fā)生變化，并不滿足產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，故都不正確c選項(xiàng)中磁鐵插入線圈時(shí)，雖有短暫電流產(chǎn)生，但未能及時(shí)觀察，c項(xiàng)錯(cuò)誤在給線圈通電、斷電瞬間，會(huì)引起閉合電路磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，因此d項(xiàng)正確2.如圖10所示，a、b是兩個(gè)同平面、同心放置的金屬圓環(huán)，條形磁鐵穿過(guò)圓環(huán)且與兩環(huán)平面垂直，則穿過(guò)兩圓環(huán)的磁通量a、b的大小關(guān)系為()圖10aabbav2bv1v2cv1v2d無(wú)法確定答案ab10.如圖7所示，導(dǎo)線ab和cd互相平行，則下列四種情況中，導(dǎo)線cd中有電流的是 ()圖7a開(kāi)關(guān)s閉合或斷開(kāi)的瞬間b開(kāi)關(guān)s是閉合的，滑動(dòng)觸頭向左滑c開(kāi)關(guān)s是閉合的，滑動(dòng)觸頭向右滑d開(kāi)關(guān)s始終閉合，滑動(dòng)觸頭不動(dòng)答案abc解析開(kāi)關(guān)s閉合或斷開(kāi)的瞬間；開(kāi)關(guān)s閉合，滑動(dòng)觸頭向左滑的過(guò)程；開(kāi)關(guān)s閉合，滑動(dòng)觸頭向右滑的過(guò)程都會(huì)使通過(guò)導(dǎo)線ab段的電流發(fā)生變化，使穿過(guò)cd回路的磁通量發(fā)生變化，從而在cd導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流正確選項(xiàng)為a、b、c.二、非選擇題11在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，所用器材如圖8所示它們是電流表；直流電源；帶鐵芯的線圈a；線圈b；開(kāi)關(guān)；滑動(dòng)變阻器(用來(lái)控制電流以改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱)試按實(shí)驗(yàn)的要求在實(shí)物圖上連線(圖中已連好一根導(dǎo)線)圖8答案連接電路如圖所示12如圖9所示，線圈與電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器相連，線圈與電流計(jì)相連，線圈與線圈繞在同一個(gè)鐵芯上，在下列情況下，電流計(jì)中是否有示數(shù)？圖9(1)開(kāi)關(guān)閉合瞬間；(2)開(kāi)關(guān)閉合穩(wěn)定后；(3)開(kāi)關(guān)閉合穩(wěn)定后，來(lái)回移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片；(4)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間答案(1)有(2)無(wú)(3)有(4)有解析(1)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)線圈中電流從無(wú)到有，電流的磁場(chǎng)也從無(wú)到有，穿過(guò)線圈的磁通量也從無(wú)到有，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流計(jì)有示數(shù)(2)開(kāi)關(guān)閉合穩(wěn)定